Raspberry Pi – Temperatur Check

Frage: Was bringen passive Kühlkörper beim Raspberry Pi?

Diese Frage stellt sich immer wieder im Zusammenhang mit Einplatinencomputer wie dem Raspberry Pi. Kauft man sich ein Komplettpaket sind meistens 3 kleine Kühlkörper dabei. Brauche ich die? Was bringen die? Wo gehören die hin?

Die Meinungen darüber gehen auseinander. Die einen sagen „bringt überhaupt nichts“ und die anderen sagen „bis zu 20 Grad kühler“! Doch was stimmt denn nun?

Die Frage lässt sich nicht zu 100% beantworten. Es kommt dabei auf viele Faktoren an. Zum Beispiel: Was soll der Pi tun? Wie viel Last erzeugt das? In welcher Umgebung setze ich den Pi ein? Sommer oder Winter? Drinnen oder draußen? Gibt es direkte Sonneneinstrahlung?

Als Beispiel habe ich mal in einen Brutkasten für Meisen einen RPi Zero W mit Camera Modul eingebaut. Dieser hing draußen und war teilweise am Tage direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt und war nicht mit Kühlkörpern ausgestattet. In dem Fall steig die CPU Temperatur trotz wenig Last gerne mal auf 70°C an und an heißen Tagen auch bis über 80°C. Aber hätten Kühlkörper das verhindert? Eher nicht!

Um das ganze mal etwas zu veranschaulichen, habe ich mir einen Raspberry Pi 3B geschnappt, dort Raspbian Stretch drauf installiert und einen CPU Stress-Test laufen lassen um den Temperaturverlauf zu dokumentieren. Das ganze einmal ohne Kühlkörper und einmal mit Kühlkörpern.

Testbedingungen

Raspberry Pi 3B
Raspbian Stretch (nicht Lite) – Vorkonfiguriert
Einsatzort: Innen bei Raumtemperatur von ~20°C

Test ohne Kühlkörper

Der erste Test erfolgte ohne Kühlkörper. Nach dem einschalten habe ich einige wenige Sekunden gewartet bis die Systemzeit sich via NTP synchronisiert hatte. Anschließend habe ich ein Terminal Fenster geöffnet und aus dem Verlauf der Shell den Befehl für den Test ausgeführt. Direkt beim Start lag die Temperatur dort bei ca. 49°C.

Nach ca. 3 Minuten bei 100% CPU Last kratzte der Pi bereits an der magischen 80°C Schwelle und fing an die CPU herunterzutakten um die Temperatur zu senken.

Nach ca. 4 Minuten blieb der Pi konstant über 80°C (bis zu 82°C). Höher ging die Temperatur nicht mehr.

Nach 5 Minuten wurde der Test beendet. Nach weiteren 5 Minuten erreichte der Pi fast wieder seine Ausgangstemperatur und pendelt zwischen 52°C und 55°C.

Test mit Kühlkörper

Einen Tag später unternahm ich den Test mit Kühlkörpern. Dazu befestigte ich 2 der 3 mitgelieferten Kühlkörper auf dem Pi. Der 3. Kühlkörper lässt sich bei den meisten Gehäusen nicht aufkleben da der Platz an der Unterseite dazu einfach nicht ausreicht.

Direkt nach dem Einschalten wartete ich wieder die Synchronisation der Uhrzeit ab bevor ich den Test startete. Die Temperatur lag zu dem Zeitpunkt immerhin schon 7 Grad unter der ohne Kühlkörper.

Nun gab es berechtigte Hoffnung das der Pi tatsächlich deutlich kühler bleiben sollte oder zumindest längere Zeit unter der 80°C Grenze verweilt.
Aber Pustekuchen! Nach nur 5 Minuten (also nur knapp eine Minute später als ohne Kühlkörpern) war der Traum schon vorbei. Er kam zwar nicht auf die 82°C wie beim Test ohne Kühlkörper, aber auch nur ein halbes Grad weniger.

Der Cooldown der CPU lag in etwa im selben Bereich wie ohne Kühlkörper, aber erstaunlicherweise leicht höher bei ca. 56°C. Ich verbuche das mal unter „keine Laborbedingungen“.

Fazit

Kommen wir also zum Fazit. Was bedeutet das nun? Brauche ich Kühlkörper auf dem Pi? Bringen die etwas? Die Antwort liegt irgendwo dazwischen würde ich sagen. Wenn man keine extremen Bedingungen hat, wie besonders hohe Last oder hohe Umgebungstemperatur dürfte es keine Rolle spielen ob ich den Pi mit oder ohne Kühlkörper betreibe. Der Pi ist aus Komponenten aus dem Smartphone Bereich zusammengestellt und die sind dafür ausgelegt hohe Temperaturen zu ertragen und ohne Kühlung auszukommen. Dafür ist in einem Smartphone auch einfach kein Platz.

Wenn ich aber weiß das der Pi hoher Last oder hohen Temperaturen ausgesetzt sein wird, dann kann passive oder sogar aktive Kühlung Sinn machen, aber dann helfen die mitgelieferten Kühlkörper eher wenig bis gar nicht. Warum? Es ist das einfachste und billigste Material und es gibt keine selbstklebenden Wärmeleitpads unter den Kühlern, sondern lediglich eine Art Doppelseitiges Klebeband. Je länger dieses Klebeband hoher Temperatur ausgesetzt ist, desto härter wird es und es wird immer schwieriger die Kühlkörper wieder vom Pi zu entfernen.